(57)【要約】  本発明は、コーティングロボット（１）の最適移動経路を算出するための最適化法に関し、当該最適化法は、経路点データが各経路点で塗布装置（７）の空間的な位置及び向きを定義するように、経路点データから移動経路の連続経路点を定義する工程と、各ロボット配置が全ロボット軸（Ａ１−Ａ７）の全軸位置を含み、経路点の少なくともいくつかは任意で複数の異なるロボット配置を介して達成できるように、移動経路の個々の経路点について可能なロボット配置を算出する工程と、各ロボット配置毎に品質値が１つ割り振られるように、個々の経路点の異なる可能なロボット配置のそれぞれについて、経路点関連品質値、及び、好ましくは、シーケンス関連品質値を算出する工程と、異なる可能なロボット配置の品質値に基づいて個々の経路点について可能なロボット配置の１つを選択する工程と、を備える。本発明は、対応するコーティングシステムも包含する。【選択図】図３
2019529132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーティング対象の部品表面の上方で塗布装置（７）をガイドするコーティングロボット（１）の最適移動経路（Ｂ）を算出するための最適化法であって、
ａ）経路点データから前記移動経路（Ｂ）の連続経路点（Ｐ１−Ｐ６）を定義する工程であって、各前記経路点の前記経路点データが、
ａ１）第１に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の基準点（ＴＣＰ）の（特に、塗料衝突点の）空間的位置（ＸＰｎ、ＹＰｎ、ＺＰｎ）を少なくとも部分的に定義し、
ａ２）第２に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の空間的向き（ＸＲｎ、ＹＲｎ、ＺＲｎ）を少なくとも部分的に定義する、工程と、
ｂ）前記移動経路（Ｂ）の個々の前記経路点について可能なロボット配置を算出する工程であって、
ｂ１）各前記ロボット配置は、全ロボット軸（Ａ１−Ａ７）の全軸位置（ａ１−ａ７）を含み、
ｂ２）前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の少なくともいくつかが、それぞれ、任意で、複数の異なる前記ロボット配置により達成可能である、工程と、
を備え、
ｃ）個々の前記経路点の異なる可能な前記ロボット配置のそれぞれについて個々に経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出する工程であって、各前記ロボット配置毎に前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）が１つ割り振られるように行われる、工程と、
ｄ）異なる可能な前記ロボット配置の前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）に基づいて個々の前記経路点について可能な前記ロボット配置の１つを選択する工程と、
をさらに備える、最適化法。
【請求項２】
前記経路点関連品質値を算出する前記工程は、
ａ）前記コーティングロボットを囲む干渉輪郭を定義する工程であって、前記干渉輪郭が、好ましくは、以下の物品、
ａ１）前記コーティングロボット（１）を囲むコーティングブースの壁及び床、
ａ２）隣接する複数のコーティングロボット、
ａ３）隣接する複数のハンドリングロボット、
ａ４）コーティング対象の部品、
の外面形状に相当する、工程と、
ｂ）前記コーティングロボット（１）の外面形状を定義する工程と、
ｃ）予め定義された前記干渉輪郭と前記コーティングロボット（１）の前記外面形状とに基づいて個々の前記ロボット配置について前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出する工程と、
を備える、
請求項１に記載の最適化法。
【請求項３】
ａ）個々の前記ロボット配置に対する前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は当該ロボット配置が前記干渉輪郭との衝突をまねくか否かを示し、及び／又は、
ｂ）個々の前記ロボット配置に対する前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は前記コーティングロボット（１）の前記外面形状と前記干渉輪郭との間の最小間隔（ｄｎ，ｍ）を示す、
請求項２に記載の最適化法。
【請求項４】
ａ）前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は各前記経路点（Ｐｎ）での前記コーティングロボット（１）の可操作性を表し、
ｂ）前記可操作性（Ｗｎ，ｍ）は前記コーティングロボット（１）が前記経路点（Ｐｎ）で異なる前記ロボット配置を取ることができる程度を表し、単一のロボット位置での前記可操作性（Ｗｎ，ｍ）はゼロである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項５】
ａ）前記ロボット配置の異なる可能なシーケンス（Ｓｎ，ｍ）を算出する工程であって、前記コーティングロボット（１）は、前記ロボットの配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の逐次的実行の際に、所定の前記移動経路（Ｂ）に沿って、各所定の前記空間的位置と各所定の前記空間的向きとで、前記塗布装置（７）をガイドする、工程と、
ｂ）前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンスについてシーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）を算出する工程であって、各前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）毎に前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）が１つ割り振られる、工程と、
ｃ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）に基づいて前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する工程と、
を備える、
請求項１から４のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項６】
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンスの連続するロボット配置の間での必要軸移動距離（ＳＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸移動距離（ＳＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
請求項５に記載の最適化法。
【請求項７】
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の前記連続するロボット配置の間での必要軸速度（ＶＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸速度（ＶＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
請求項５又は６に記載の最適化法。
【請求項８】
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンスの前記連続するロボット配置の間での必要軸加速度（ａＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸加速度（ａＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
請求項５から７のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項９】
前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記塗布装置（７）のどの回転があるシーケンス（Ｓｎ，ｍ）中の前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の間で必要であるかを示す、
請求項５から８のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項１０】
ａ）個々の前記経路点の前記経路点データは、前記塗布装置のスプレー軸を中心とする前記塗布装置（７）の回転についてではなく、前記スプレー軸の向きについてのみ、前記塗布装置（７）の前記空間的向きを定義する、又は、
ｂ）個々の前記経路点の前記経路点データは、前記塗布装置のスプレー軸を中心とする前記塗布装置（７）の回転及び前記スプレー軸の向きの両方について、前記塗布装置（７）の前記空間的向きを定義する、
請求項１から９のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項１１】
ａ）所定の前記移動経路（Ｂ）上で次に来る前記経路点に対する前記ロボット配置のみが最適化され、
ｂ）前の前記経路点の既に最適化された前記ロボット配置は、もはや最適化できないものの、前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）の算出の基準にできる、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の最適化法。
【請求項１２】
ａ）コーティング媒体を塗布するための塗布装置（７）、特に、塗料を吹き付けるための回転噴霧器と、
ｂ）前記塗布装置（７）をガイドするための多軸冗長コーティングロボット（１）と、
ｃ）前記塗布装置（７）が所定の移動経路（Ｂ）に沿って移動するように、前記コーティングロボット（１）を制御するためのロボット制御システム（１０）であって、
ｃ１）前記移動経路（Ｂ）は複数の連続する経路点（Ｐ１−Ｐ６）についての経路点データにより定義され、
ｃ２）各前記経路点（Ｐｎ）についての前記経路点データは、第１に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の空間的向きを定義し、且つ、第２に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の基準点（ＴＣＰ）の（特に、塗料衝突点の）空間的位置を定義する、
ロボット制御システム（１０）と、
ｄ）前記移動経路（Ｂ）の個々の前記経路点に対する可能なロボット配置を算出するためのコンピューターユニット（１２）であって、
ｄ１）各前記ロボット配置は、全ロボット軸（Ａ１−Ａ７）の全軸位置（ａ１−ａ７）を含み、
ｄ２）前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の少なくともいくつかが、それぞれ、任意で、複数の異なる前記ロボット配置により達成可能である、
コンピューターユニット（１２）と、
を備え、
ｅ）前記コンピューターユニット（１２）は、個々の前記経路点の異なる可能な前記ロボット配置のそれぞれについて個々に経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出し、各前記ロボット配置毎に前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）が１つ割り振られ、
ｆ）前記コンピューターユニット（１２）は、異なる可能な前記ロボット配置の前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）に基づいて個々の前記経路点について可能な前記ロボット配置の１つを選択する、
部品をコーティングするためのコーティングシステム、特に、自動車車体部品を塗装するための塗装システム。
【請求項１３】
ａ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記ロボット配置の異なる可能なシーケンス（Ｓｎ，ｍ）を算出し、前記コーティングロボット（１）は、前記ロボットの配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の逐次的実行の際に、各所定の前記空間的位置と各所定の前記空間的向きとで、前記塗布装置（７）をガイドし、
ｂ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）についてシーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）を算出し、各前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）毎に前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）が１つ割り振られ、
ｃ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）に基づいて前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する、
請求項１２に記載のコーティングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部品（例えば、自動車車体部品）のコーティング対象の部品表面の上方で塗布装置（例えば、回転噴霧器）をガイドするコーティングロボット（例えば、塗装ロボット）の最適移動経路を算出するための最適化法に関する。また、本発明は、これに対応するコーティングシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車車体パーツを塗装するための現在の塗装システムでは、例えば、図１に示すような、多軸塗装ロボット１が通常用いられる。そして、塗装ロボット１は、ロボットベース２、回転可能ロボット要素３、近位ロボットアーム４、遠位ロボットアーム５、多軸ロボットハンド軸６、及び回転噴霧器７を備える。これ自体は、先行技術から知られている。ここで、回転可能ロボット要素３は、垂直方向を向いた第１ロボット軸Ａ１を中心に、ロボットベース２に対して回転可能である。近位ロボットアーム４は、回転可能ロボット要素３に対して、水平方向を向いた第２ロボット軸Ａ２を中心に回転可能である。遠位ロボットアーム５は、水平方向を向いた第３ロボット軸Ａ３を中心に、近位ロボットアーム４に対して回動可能である。この例示的実施形態のロボットハンド軸６は、回転噴霧器７を高度に可動的にガイドできるように、３つのロボット軸Ａ４、Ａ５、及びＡ６を有することは特筆に値する。さらに、この例示的実施形態のロボットベース２は、ロボット軸Ａ７に沿った直線軸に沿って移動可能であることも特筆に値する。
【０００３】
運転中、回転噴霧器７は塗料のスプレージェットをコーティング対象の部品上に放つ。このスプレージェットは、プログラムされた塗料衝突点ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ  Ｃｅｎｔｒｅ  Ｐｏｉｎｔ、ツール中心点）に向いているスプレージェット軸８を有する。
【０００４】
遠位ロボットアーム５上にリニアカラーチェンジャー９が配置されていることも特筆に値する。リニアカラーチェンジャー９自体は先行技術から知られているので、詳細な説明は省略する。運転時、リニアカラーチェンジャー９はカバー（リニアカラーチェンジャー９を見えるようにするために図示せず）により覆われる。
【０００５】
運転中、塗装ロボット１は、プログラムされた塗料衝突点ＴＣＰが塗装対象の部品（例えば、自動車車体部品）の部品表面の上方で所定のロボット経路Ｂを追うように、移動させられる。図２は、ロボット経路Ｂの中間地点を形成する複数の経路点Ｐ１−Ｐ６により定義されるロボット経路Ｂを模式的に示す。ここで、個々の経路点Ｐ１−Ｐｉの空間的位置のみならず、回転噴霧器７の、ひいては、スプレージェット軸８の、向きも重要となる。
【０００６】
実際のコーティング運転の前に、ロボット経路Ｂは通常オフラインでプログラムされ、このために、例えば、ＲＯＢＣＡＤ（登録商標）、Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｉｍｕｌａｔｅ（商標）、及びｆａｓｔ（登録商標）ＣＵＲＶＥのブランド名で市販されているプログラミング・プログラムを用いることができる。このとき、例えば、特定の経路点での所望の軸位置などの追加の情報がプログラマーにより入力され得る。これは、特定点でのロボット配置を冗長ロボットにおいて明確に特定できる点で有利となり得る。ここで、冗長ロボットとは、無限のロボット配置を介して、即ち、ロボット軸Ａ１−Ａ７の軸位置の無限の組み合わせを介して、所望の向きで所望の経路点に到達できるロボットであることも特筆に値する。
【０００７】
多くの情報項目を手動で入力せねばならないので、既知のオフラインのプログラミング方法は、特に冗長ロボットの場合、極めて複雑である。さらに、常に、塗装ロボット１の位置が変更されると即座にロボット経路Ｂの適合が必要となる。
【０００８】
また、最後に、プログラミングの質がプログラマーの経験と技術とに依存するため、再現性あるプログラミングは不可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、コーティングロボットのための改善された最適化法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、これに対応するコーティングシステムを提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、独立請求項に記載の本発明に係る最適化法及び本発明に係るコーティングシステムにより達成される。
【００１１】
本発明に係る最適化法は、コーティング対象の部品表面の上方で塗布装置をガイドするコーティングロボットの最適移動経路の算出に役立つ。
【００１２】
コーティングロボットは、先行技術から知られ上述もしたように、塗装ロボットであることが好ましい。しかし、本発明は、多種のコーティングロボットの、例えば、密封材、制振材、接着材、又は封止材の塗布に用いられるものなどの、移動経路の最適化にも同様に適している。
【００１３】
さらに、本発明に係る最適化法が自動車車体部品の塗装にも用いられることも特筆に値する。しかし、本発明は、当業者にとって自明なように、多種の部品のコーティングにも同様に役立つ。
【００１４】
本発明に係る最適化法の範囲では、まず、先行技術に準拠して、移動経路の中間地点として機能する経路点により所望の移動経路が定義される移動経路が準備される。
【００１５】
第１に、個々の経路点の経路点データが少なくとも部分的に各経路点での塗布装置の基準点（ＴＣＰ：Ｔｏｏｌ  Ｃｅｎｔｒｅ  Ｐｏｉｎｔ、ツール中心点）の空間的位置を定義する。基準点は、回転噴霧器の前方において軸方向に特定の間隔で位置するプログラムされた塗料衝突点であることが好ましい。
【００１６】
また、第２に、経路点データは少なくとも部分的に各経路点での塗布装置の各空間的向きを定義する。
【００１７】
各経路点での塗布装置の空間的位置及び空間的向きの決定は、塗布装置（例えば、回転噴霧器）の空間的位置及び空間的向きが全ての経路点で明確に定義されるように、完全且つ明確に行われる。
【００１８】
さらに、本発明に係る最適化法は、移動経路の経路点のそれぞれについて可能なロボット配置を算出する点で、先行技術と一致している。『ロボット配置』という用語は、本発明の文脈において、個々の可動ロボット軸での全てのロボット位置の総計を含む。そのため、図１に示すような７軸塗装ロボットでは、各ロボット配置は、ベクトルの個々の成分が個々の軸位置を特定する７次元ベクトルからなる。
【００１９】
『ロボット軸』という用語は、本発明の文脈において、ロボットの移動の自由度を表す。これは、例えば、直線移動又は回転若しくは回動移動を包含する。
【００２０】
ロボットが典型的には冗長性を有するため、塗布装置の特定の空間的位置又は特定の空間的向きを備える特定の経路点が、単一のロボット配置によってのみでなく、典型的には無限の異なるロボット配置を介して、実現できる点に注意されたい。これにより、異なるロボット配置が後に行うロボット経路の実現に異なるふうに適することとなる。
【００２１】
例えば、特定のロボット配置が、ロボットの外面形状と空間的制限（例えば、ブース壁、他のロボットの外面形状など）との間の衝突を招き、それ故、不適切であることが考えられる。
【００２２】
さらに、ロボット配置が、空間的制限との衝突を招かないものの、ロボットの僅かな位置的変化により空間的制限との衝突が招かれかねないような、狭い間隔のみを空間的制限から維持することもあり得る。
【００２３】
さらに、特定のロボット配置が、衝突のおそれがないような、十分に広い間隔を空間的制限から維持する可能性もある。そして、また、連続する経路点の間で軸位置への大規模な変化が必要となり、これが大きなロボット移動を招き連続する経路点の間の必要移動時間を増加させる可能性もある。
【００２４】
従って、異なる技術的に可能なロボット配置はその品質の観点で異なり、このとき、品質は品質値により表すことができる。そのため、本発明に係る最適化法では、可能なロボット配置のそれぞれについて、個々の経路点で、経路点関連品質値が、異なる可能なロボット配置の品質を比較できるように、決定される。
【００２５】
そして、本発明に係る最適化法の文脈では、可能なロボット配置のひとつの選択が、異なる可能なロボット配置の経路点関連品質値に基づいて、個々の経路点について行われる。そのため、通例、最高の品質値を有するロボット配置が各経路点について選択される。
【００２６】
既に述べたように、異なる可能なロボット配置は、空間的制限からのそれらの間隔について、異なり得る。そのため、経路点関連品質値の算出は、コーティングロボットを囲む干渉輪郭の定義も含むことが好ましい。例えば、この干渉輪郭は、コーティングロボットを囲むコーティングブースの壁及び床の外面形状であり得る。さらに、干渉輪郭は、隣接するコーティングロボットであってもよい。また、干渉輪郭は、隣接するハンドリングロボットの外面形状である可能性もある。最後に、干渉輪郭は、コーティング対象の部品、又は、当該部品を塗装システムを通過させて移送するコンベアであってもよい。こうして、結果として、干渉輪郭は、空間的制限の外面形状を、それとの衝突を避けるために、特定する。さらに、コーティングロボットの外面形状も定義されることが好ましく、これは、例えば、コーティングロボットのＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ、コンピューター支援設計）データにより、可能である。そして、個々のロボット配置についての品質値の算出は、コーティングロボットの所望の空間的位置及び空間的向きも当然考慮に入れながら、予め定義された干渉輪郭及びコーティングロボットの外面形状に基づいて、行われることが好ましい。
【００２７】
例えば、個々のロボット配置について経路点関連品質値はロボット配置の実現が干渉輪郭との衝突を招くか否かを示してもよい。この場合、品質値は、衝突が生じるか否かを示すだけなので、バイナリである。
【００２８】
また、個々のロボット配置について経路点関連品質値はコーティングロボットの外面形状とその周囲の干渉輪郭との間の最小間隔を示すことが好ましい。この場合、間隔が連続的に算出されることが好ましいので、品質値は連続値である。
【００２９】
さらに、経路点関連品質値は、各経路点におけるロボットの可操作性を示してもよい。低可操作性は、ＴＣＰで小さな移動を行うために、大きな軸移動が必要であることを意味する。これは、例えば、作業空間の縁又は特異点領域で生じる。低可操作性のロボット配置は、可能ならば、避けるべきである。
【００３０】
上で簡単に述べたように、例えば、連続する経路点の間でのロボットの大規模な移動が必要となるなどの理由で、特定のロボット配置がロボット経路上で前又は後のロボット配置に対して適さないこともあり得る。そのため、ロボット配置の選択が個々の経路点のそれぞれについて独立して行われるのは、通常、充分ではない。むしろ、可能なロボット配置からの最適ロボット配置の選択が隣接する経路点を考慮して行われることが有用である。そのため、本発明に係る最適化法の文脈では、ロボット配置の複数の異なる可能なシーケンスが算出され、このとき、コーティングロボットが、連続するロボット配置の逐次的実行の際に、所定の移動経路に沿って各所定の空間的位置及び各所定の空間的向きで塗布装置をガイドすることが好ましい。そこで、ロボット配置の異なる可能なシーケンスについてシーケンス関連品質値が各シーケンス毎にシーケンス関連品質値が１つ割り振られるように算出されることが好ましい。
【００３１】
次に、ロボット配置の異なる可能なシーケンスから、特に、シーケンス関連品質値に基づいて、あるシーケンスが選ばれる。このようにして、例えば、ロボットがロボット経路に沿って移動する際に僅かにのみ且つ低加速度に調節されることも可能となる。
【００３２】
そこで、シーケンス関連品質値はロボット配置のシーケンスの連続するロボット配置の間の必要軸移動距離も含むことが好ましい。このとき、ロボット配置の可能なシーケンスからの最適シーケンスの選択は、連続するロボット配置の間の必要軸移動距離が最小化されるように、行われる。
【００３３】
さらに、シーケンス関連品質値はロボット配置のシーケンスの連続するロボット配置の間の必要軸速度であってもよい。このとき、可能なシーケンスからのロボット配置の最適シーケンスの選択は、連続するロボット配置の間の必要軸速度が最小化されるように、行われる。
【００３４】
さらに、シーケンス関連品質値はロボット配置のシーケンスの連続するロボット配置の間の必要軸加速度であってもよい。このとき、可能なシーケンスからの最適シーケンスの選択は、連続するロボット配置の間の必要軸加速度が最小化されるように、行われる。
【００３５】
例えば、シーケンス関連品質値は塗布装置のどの回転があるシーケンス中の経路点の間で必要であるかを示してもよい。
【００３６】
ここで、個々の経路点の経路点データは、塗布装置のスプレー軸を中心とする塗布装置の回転についてではなく、スプレー軸の向きについてのみ、塗布装置の空間的向きを定義せねばならないことは特筆に値する。これは、回転噴霧器のスプレージェットが、塗布装置のスプレージェット軸に対する塗布装置の回転角を定義する必要がないような円対称である場合に、可能となる。
【００３７】
また、この代わりに、個々の経路点の経路点データは、塗布装置のスプレー軸を中心とする塗布装置の回転とスプレー軸の向きとの両方について、塗布装置の空間的向きを定義するのでもよい。これは、塗布装置がそのスプレージェット軸に対して円対称でないスプレージェットを放出する場合に、役立つ。
【００３８】
さらに、本最適化法の文脈において、所定の移動経路上で後の経路点についてのロボット配置のみが最適化されることが好ましいことも特筆に値する。また、前の経路点の既に最適化されたロボット配置は、もはや最適化されないものの、シーケンス関連品質値の算出の基準となることが好ましい。そのため、本最適化法は、通常、個々の経路点に沿って順番に進み、そして、ロボット配置を各経路点について次々に最適化する。
【００３９】
本発明は、本発明に係る上述の最適化法のみについて権利保護を請求するわけではないことも特筆に値する。むしろ、本発明は、塗布装置（例えば、回転噴霧器）、コーティングロボット（例えば、塗装ロボット）、及びロボット制御システムの他に、コンピューターユニットを有する上述の最適化法に対応するコーティングシステムについても権利保護を請求する。ここで、当該コンピューターユニットは上述の最適化法を実行するので、当該最適化法については上述の記載を参考にできる。
【００４０】
本発明の他の有利な態様が、従属請求項に記載されているし、また、以下で、図面を参照ししつつ本発明の好ましい例示的実施形態の記載とともに詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】先行技術からそれ自体は既知である塗装ロボットの斜視図。
【図２】ロボット経路の模式図。
【図３】本発明に係る最適化法を示す流れ図。
【図４】図３の工程Ｓ３に記載の最適化法を示す流れ図。
【図５】図４の工程Ｓ３．２を示す流れ図。
【図６】図４の工程Ｓ３．４を示す流れ図。
【図７】本発明に係る塗装システムを示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図３を参照しつつ、本発明に係る最適化法について説明する。
【００４３】
最初の工程Ｓ１で、まず、回転噴霧器７の塗料衝突点ＴＣＰに追われる移動経路Ｂが定義される。ここで、経路点Ｐｎのそれぞれは経路点データにより定義され、それぞれが以下のようなベクトルを形成する。
Ｐｎ＝（ＸＰｎ，ＹＰｎ，ＺＰｎ，ＸＲｎ，ＹＲｎ，ＺＲｎ）
【００４４】
ここで、このベクトルの成分ＸＰｎ、ＹＰｎ、ＺＰｎは各経路点Ｐｎの空間的位置を定義する。一方、成分ＸＲｎ、ＹＲｎ、ＺＲｎは各経路点Ｐｎでの回転噴霧器７及びスプレージェット軸８の各向きを定義する。
【００４５】
次の工程Ｓ２で、まず、１番目の経路点Ｐ１が次のロボット移動の最適化のために選択される。
【００４６】
その後、次の工程Ｓ３で、ループ処理で、ロボット位置（ロボット配置）がｎ番目の経路点で最適化される。この詳細は後で説明する。
【００４７】
その後、次の工程Ｓ４で、ループ処理で、移動経路上の次の経路点が選択される。
【００４８】
続く工程Ｓ５で、全ての経路点が最適化されたかどうかを確認する。最適化されている場合、本最適化法は完了となる。
【００４９】
図３に示す工程Ｓ３でのロボット位置（ロボット配置）の最適化についてより詳細に説明する。工程Ｓ３での個々の処理工程を図４の流れ図に示す。
【００５０】
最初の工程Ｓ３．１で、まず、ｎ番目の経路点ＰｎについてＭ個の可能なロボット配置ＲＫｎ，ｍが算出される。ここで、個々のロボット配置ＲＫｎ，ｍは、各経路点Ｐｎでのロボット軸Ａ１−Ａ７の全軸位置ａ１，…，ａ７を含み、以下のようなベクトルを形成する。
ＲＫｎ，ｍ＝（ａ１，…，ａ７）
【００５１】
その後、続く工程Ｓ３．２で、Ｍ個の可能なロボット配置ＲＫｎ，ｍのそれぞれについて、それぞれの経路点関連品質値ＰＱｎ，ｍが算出される。
【００５２】
次に、工程Ｓ３．３で、ｎ番目の経路点Ｐｎについて、Ｍ個の可能なシーケンスＳｎ，ｍが算出される。ここで、各シーケンスは、既に最適化されている前のロボット配置または未だ最適化される予定である後のロボット配置に対する可能なロボット配置ＲＫｎ，ｍを、そこからロボット動力学を計算できるように、格納する。
【００５３】
続く工程Ｓ３．４で、可能なシーケンスＳｎ，ｍのそれぞれについて、シーケンス関連品質値ＳＱｎ，ｍが算出される。
【００５４】
その後、最後の工程Ｓ３．５で、最適のロボット配置ＲＫｎ，ｏｐｔが、各経路点について、特に、経路点関連品質値ＰＱｎ，ｍ及びシーケンス関連品質値ＳＱｎ，ｍに基づいて、選択される。
【００５５】
図５の流れ図では、図４の工程Ｓ３．２に記載の経路点関連品質値ＰＱｎ，ｍの算出について詳細に説明する。
【００５６】
最初の工程Ｓ３．２．１で、まず、衝突を防ぐことができるように、環境（例えば、ブース壁、ブース床、コンベアなど）の外面形状である干渉輪郭が特定される。
【００５７】
さらに、工程Ｓ３．２．２で、衝突を防ぐためにやはり重要な、塗装ロボット１の外面形状であるロボット輪郭が特定される。
【００５８】
その後、工程Ｓ３．２．３で、現在のロボット配置ＲＫｎ，ｍについて塗装ロボット１のロボット輪郭と干渉輪郭との間の最小間隔ｄｎ，ｍが算出される。
【００５９】
さらに、工程Ｓ３．２．４で、現在のロボット配置ＲＫｎ，ｍについて可操作性Ｗｎ，ｍが算出される。
【００６０】
その後、工程Ｓ３．２．５で、経路点関連品質値ＰＱｎ，ｍが、特に、以下の式に従って、干渉輪郭に対する最小間隔ｄｎ，ｍ及び可操作性Ｗｎ，ｍに基づいて、算出される。
ＰＱｎ，ｍ＝ｆ（ｄｎ，ｍ，Ｗｎ，ｍ）
【００６１】
図６は、シーケンス関連品質値ＳＱｎ，ｍを算出するための図４の処理工程Ｓ３．４に続く個々の工程を示す。
【００６２】
最初の工程Ｓ３．４．１で、現在のシーケンスＳｎ，ｍを通過する際にロボット軸が及ばねばならない最大軸移動距離ＳＭＡＸが算出される。
【００６３】
その後、工程Ｓ３．４．２で、現在のシーケンスＳｎ，ｍを通過する際の最大軸速度ＶＭＡＸが算出される。
【００６４】
その後、工程Ｓ３．４．３で、現在のシーケンスＳｎ，ｍを通過する際の最大軸加速度ａＭＡＸが算出される。
【００６５】
その後、これらの値から、工程Ｓ３．４．５で、現在のシーケンスＳｎ，ｍについてシーケンス関連品質値ＳＱｎ，ｍが、特に以下の式に従って、算出される。
ＳＱｎ，ｍ＝ｆ（ＳＭＡＸ、ＶＭＡＸ、ａＭＡＸ）
【００６６】
図７は、本発明に係る上述の最適化法を実行できる本発明に係る塗装システムの模式図を示す。
【００６７】
本塗装システムは、上述の塗装ロボット１の他に、ロボット制御システム１０及びプログラム装置１１を含む。この構成は、それ自体は先行技術から知られているので、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
プログラム装置１１により、ロボットの所望の移動経路Ｂが特定される。また、本発明に係る塗装システムは、本発明に係る最適化法を実行して上述のように所定の移動経路Ｂから最適化されたロボットシーケンスＳｏｐｔを算出するコンピューターユニット１２も含む。ここで、コンピューターユニット１２は、所定の干渉輪郭と塗装ロボット１の外面形状とを考慮に入れる。
【００６９】
ここで、コンピューターユニット１２は、任意に、独立したハードウエア部品として実装されても、ソフトウエアとして実装されてもよく、このソフトウエアは、例えば、ロボット制御システム１０などに、組み込まれていてもよいことは特筆に値する。
【００７０】
本発明は上述の好ましい例示的実施形態に限られるわけではない。むしろ、本発明概念を用いて本権利保護範囲に含まれる種々の変形例及び修正例が可能である。また、特に、本発明は、従属請求項の主題及び特徴について、その請求項が従属する請求項とは独立して、特に、独立請求項の特徴とは独立して、権利保護を請求する。
【００７１】
［付記］
［付記１］
コーティング対象の部品表面の上方で塗布装置（７）をガイドするコーティングロボット（１）の最適移動経路（Ｂ）を算出するための最適化法であって、
ａ）経路点データから前記移動経路（Ｂ）の連続経路点（Ｐ１−Ｐ６）を定義する工程であって、各前記経路点の前記経路点データが、
ａ１）第１に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の基準点（ＴＣＰ）の（特に、塗料衝突点の）空間的位置（ＸＰｎ、ＹＰｎ、ＺＰｎ）を少なくとも部分的に定義し、
ａ２）第２に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の空間的向き（ＸＲｎ、ＹＲｎ、ＺＲｎ）を少なくとも部分的に定義する、工程と、
ｂ）前記移動経路（Ｂ）の個々の前記経路点について可能なロボット配置を算出する工程であって、
ｂ１）各前記ロボット配置は、全ロボット軸（Ａ１−Ａ７）の全軸位置（ａ１−ａ７）を含み、
ｂ２）前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の少なくともいくつかが、それぞれ、任意で、複数の異なる前記ロボット配置により達成可能である、工程と、
を備え、
ｃ）個々の前記経路点の異なる可能な前記ロボット配置のそれぞれについて個々に経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出する工程であって、各前記ロボット配置毎に前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）が１つ割り振られるように行われる、工程と、
ｄ）異なる可能な前記ロボット配置の前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）に基づいて個々の前記経路点について可能な前記ロボット配置の１つを選択する工程と、
をさらに備える、最適化法。
【００７２】
［付記２］
前記経路点関連品質値を算出する前記工程は、
ａ）前記コーティングロボットを囲む干渉輪郭を定義する工程であって、前記干渉輪郭が、好ましくは、以下の物品、
ａ１）前記コーティングロボット（１）を囲むコーティングブースの壁及び床、
ａ２）隣接する複数のコーティングロボット、
ａ３）隣接する複数のハンドリングロボット、
ａ４）コーティング対象の部品、
の外面形状に相当する、工程と、
ｂ）前記コーティングロボット（１）の外面形状を定義する工程と、
ｃ）予め定義された前記干渉輪郭と前記コーティングロボット（１）の前記外面形状とに基づいて個々の前記ロボット配置について前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出する工程と、
を備える、
付記１に記載の最適化法。
【００７３】
［付記３］
ａ）個々の前記ロボット配置に対する前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は当該ロボット配置が前記干渉輪郭との衝突をまねくか否かを示し、及び／又は、
ｂ）個々の前記ロボット配置に対する前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は前記コーティングロボット（１）の前記外面形状と前記干渉輪郭との間の最小間隔（ｄｎ，ｍ）を示す、
付記２に記載の最適化法。
【００７４】
［付記４］
ａ）前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）は各前記経路点（Ｐｎ）での前記コーティングロボット（１）の可操作性を表し、
ｂ）前記可操作性（Ｗｎ，ｍ）は前記コーティングロボット（１）が前記経路点（Ｐｎ）で異なる前記ロボット配置を取ることができる程度を表し、単一のロボット位置での前記可操作性（Ｗｎ，ｍ）はゼロである、
付記１から３のいずれか１つに記載の最適化法。
【００７５】
［付記５］
ａ）前記ロボット配置の異なる可能なシーケンス（Ｓｎ，ｍ）を算出する工程であって、前記コーティングロボット（１）は、前記ロボットの配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の逐次的実行の際に、所定の前記移動経路（Ｂ）に沿って、各所定の前記空間的位置と各所定の前記空間的向きとで、前記塗布装置（７）をガイドする、工程と、
ｂ）前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンスについてシーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）を算出する工程であって、各前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）毎に前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）が１つ割り振られる、工程と、
ｃ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）に基づいて前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する工程と、
を備える、
付記１から４のいずれか１つに記載の最適化法。
【００７６】
［付記６］
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンスの連続するロボット配置の間での必要軸移動距離（ＳＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸移動距離（ＳＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
付記５に記載の最適化法。
【００７７】
［付記７］
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の前記連続するロボット配置の間での必要軸速度（ＶＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸速度（ＶＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
付記５又は６に記載の最適化法。
【００７８】
［付記８］
ａ）前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記ロボット配置の前記シーケンスの前記連続するロボット配置の間での必要軸加速度（ａＭＡＸ）を表し、
ｂ）前記ロボット配置の可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する前記工程は、前記連続するロボット配置の間での前記必要軸加速度（ａＭＡＸ）が最小化されるように、実行される、
付記５から７のいずれか１つに記載の最適化法。
【００７９】
［付記９］
前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）は前記塗布装置（７）のどの回転があるシーケンス（Ｓｎ，ｍ）中の前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の間で必要であるかを示す、
付記５から８のいずれか１つに記載の最適化法。
【００８０】
［付記１０］
ａ）個々の前記経路点の前記経路点データは、前記塗布装置のスプレー軸を中心とする前記塗布装置（７）の回転についてではなく、前記スプレー軸の向きについてのみ、前記塗布装置（７）の前記空間的向きを定義する、又は、
ｂ）個々の前記経路点の前記経路点データは、前記塗布装置のスプレー軸を中心とする前記塗布装置（７）の回転及び前記スプレー軸の向きの両方について、前記塗布装置（７）の前記空間的向きを定義する、
付記１から９のいずれか１つに記載の最適化法。
【００８１】
［付記１１］
ａ）所定の前記移動経路（Ｂ）上で次に来る前記経路点に対する前記ロボット配置のみが最適化され、
ｂ）前の前記経路点の既に最適化された前記ロボット配置は、もはや最適化できないものの、前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）の算出の基準にできる、
付記１から１０のいずれか１つに記載の最適化法。
【００８２】
［付記１２］
ａ）コーティング媒体を塗布するための塗布装置（７）、特に、塗料を吹き付けるための回転噴霧器と、
ｂ）前記塗布装置（７）をガイドするための多軸冗長コーティングロボット（１）と、
ｃ）前記塗布装置（７）が所定の移動経路（Ｂ）に沿って移動するように、前記コーティングロボット（１）を制御するためのロボット制御システム（１０）であって、
ｃ１）前記移動経路（Ｂ）は複数の連続する経路点（Ｐ１−Ｐ６）についての経路点データにより定義され、
ｃ２）各前記経路点（Ｐｎ）についての前記経路点データは、第１に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の空間的向きを定義し、且つ、第２に、各前記経路点（Ｐｎ）での前記塗布装置（７）の基準点（ＴＣＰ）の（特に、塗料衝突点の）空間的位置を定義する、
ロボット制御システム（１０）と、
ｄ）前記移動経路（Ｂ）の個々の前記経路点に対する可能なロボット配置を算出するためのコンピューターユニット（１２）であって、
ｄ１）各前記ロボット配置は、全ロボット軸（Ａ１−Ａ７）の全軸位置（ａ１−ａ７）を含み、
ｄ２）前記経路点（Ｐ１−Ｐ６）の少なくともいくつかが、それぞれ、任意で、複数の異なる前記ロボット配置により達成可能である、
コンピューターユニット（１２）と、
を備え、
ｅ）前記コンピューターユニット（１２）は、個々の前記経路点の異なる可能な前記ロボット配置のそれぞれについて個々に経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）を算出し、各前記ロボット配置毎に前記品質値（ＰＱｎ，ｍ）が１つ割り振られ、
ｆ）前記コンピューターユニット（１２）は、異なる可能な前記ロボット配置の前記経路点関連品質値（ＰＱｎ，ｍ）に基づいて個々の前記経路点について可能な前記ロボット配置の１つを選択する、
部品をコーティングするためのコーティングシステム、特に、自動車車体部品を塗装するための塗装システム。
【００８３】
［付記１３］
ａ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記ロボット配置の異なる可能なシーケンス（Ｓｎ，ｍ）を算出し、前記コーティングロボット（１）は、前記ロボットの配置の前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の逐次的実行の際に、各所定の前記空間的位置と各所定の前記空間的向きとで、前記塗布装置（７）をガイドし、
ｂ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）についてシーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）を算出し、各前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）毎に前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）が１つ割り振られ、
ｃ）前記コンピューターユニット（１２）は、前記シーケンス関連品質値（ＳＱｎ，ｍ）に基づいて前記ロボット配置の異なる可能な前記シーケンス（Ｓｎ，ｍ）の１つを選択する、
付記１２に記載のコーティングシステム。
【符号の説明】
【００８４】
１          塗装ロボット
２          ロボットベース
３          回転可能ロボット要素
４          近位ロボットアーム（「アーム１」）
５          遠位ロボットアーム（「アーム２」）
６          ロボットハンド軸
７          回転噴霧器
８          スプレージェット軸
９          リニアカラーチェンジャー
１０        ロボット制御システム
１１        プログラム装置
１２        コンピューターユニット
Ａ１−Ａ７  ロボット軸
Ｂ          プログラムされたロボット経路
Ｐ１−Ｐ６  経路点
ＴＣＰ      プログラムされた塗料衝突点（ツール中心点）
【図１】
2019529132.tif 000003
【図２】
2019529132.tif 000004
【図３】
2019529132.tif 000005
【図４】
2019529132.tif 000006
【図５】
2019529132.tif 000007
【図６】
2019529132.tif 000008
【図７】
2019529132.tif 000009
【国際調査報告】
2019529132.tif 000010
2019529132.tif 000011
2019529132.tif 000012
2019529132.tif 000013
2019529132.tif 000014
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